JPH09237568A - 電子放出素子、電子源、それを用いた画像形成装置および特性回復方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子放出特性の安定性に優れた電子放出素子
を提供する。 【解決手段】 素子電極２，３間に、電子放出部５を有
する導電性薄膜４を備える電子放出素子において、導電
性薄膜４が、第１の金属元素と、低仕事関数材料部分を
形成する第２の金属元素を含み、素子電極２，３間への
電圧印加により、第２の金属元素が、導電性薄膜４の内
部から表面に移動するものであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子、該
電子放出素子を用いた電子源、該電子源を用いた画像形
成装置及びそれらの特性回復方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子放出素子としては大別し
て熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類
のものが知られている。冷陰極電子放出素子には電界放
出型（以下、「ＦＥ型」という。）、金属／絶縁層／金
属型（以下、「ＭＩＭ型」という。）や表面伝導型電子
放出素子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
ａｎｄ Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓ
ｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）あるいはＣ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄ ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈｍｏｌｙｂ
ｄｅｎｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４７，５２４８（１９７６）等に開示されたもの
が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示されたものが
知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０（１９６５）等
に開示されたものがある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流す
ことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものであ
る。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるＳｎＯ_２薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によ
るもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ_２Ｏ_３
／ＳｎＯ_２薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａ
ｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ Ｔｒａｎ
ｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］、カー
ボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第２６巻、第
１号、２２頁（１９８３）］等が報告されている。

【０００７】表面伝導型電子放出素子の構成の典型的な
例として、本出願人により報告されている構成の一例を
図２に模式的に示す。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）
は断面図である。図２において、１は基体、２，３は素
子電極、４は導電性薄膜、５は電子放出部である。基体
１上に素子電極２，３と導電性薄膜４を形成した後、通
電フォーミングと呼ばれる通電処理により、電子放出部
５が形成される。これは上記素子電極２，３間に電圧を
印加し、導電性薄膜に電流を流すことにより、導電性薄
膜４を局所的に破壊、変形もしくは変質させて、電気的
に高抵抗の状態にした電子放出部５を形成するもので、
導電性薄膜の一部に亀裂が形成され、素子電極間に電圧
を印加して電流を流すことにより、その亀裂付近から電
子放出が行われるものである。

【０００８】上記、素子電極、導電性薄膜の形成方法、
電子放出部を形成する通電フォーミング、その他の工程
については、例えば本出願人による出願、特開平７−２
３５２５５号公報などに詳述されている。

【０００９】また、上述の表面伝導型電子放出素子は、
構造が単純で製造が容易であることから、大面積にわた
り多数の素子を配列形成するのに適しているという利点
がある。そこでこの特性を活かし、例えば荷電ビーム
源、表示装置などへの応用が研究されている。多数の表
面伝導型電子放出素子を配列形成した例としては、後述
するように並列に表面伝導型電子放出素子を配列し、個
々の素子の両端をそれぞれの配線（共通配線とも呼ぶ）
にそれぞれ結線した素子行を多数配列した電子源が挙げ
られる（例えば、特開昭６４−３１３３２号公報、特開
平１−２８３７４９号公報、特開平２−２５７５５２公
報など）。

【００１０】特に、表示装置などの画像形成装置として
は、近年、液晶を用いた平板型表示装置が、ＣＲＴに替
わって普及してきたが、自発光型でないためバックライ
トを装備しなければならないなどの問題点があり、自発
光型の表示装置の開発が望まれてきた。自発光型表示装
置としては、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電
子源と、電子源より放出された電子により、可視光を発
光せしめる蛍光体とを組み合わせた表示装置である画像
形成装置が挙げられる（例えば、米国特許５，０６６，
８８３号）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】電子放出素子を実用に
供する場合、その電子放出特性が安定に長時間維持され
ることが必要である。

【００１２】表面伝導型電子放出素子の場合、電子放出
特性として重要な要因は電子放出に伴う電流（以下「放
出電流」（Ｉｅ）と記す）の大きさと電子放出効率
（η）である。

【００１３】ここで電子放出効率とは、放出電流Ｉｅの
素子電極間を流れる電流（以下「素子電流」Ｉｆと記
す）に対する比を意味する。すなわち、η＝Ｉｅ／Ｉｆ
である。

【００１４】表面伝導型電子放出素子を実用に供するに
当たっては、上記放出電流の強さと電子放出効率が安定
に長時間維持されることが求められるのはもちろん、特
性それ自体も放出電流が大きく、電子放出効率が高いこ
とが望ましい。

【００１５】例えば、表面伝導型電子放出素子を画像形
成装置に応用した場合、放出電流Ｉｅが大きいことは、
明るい画像を得るために必要であり、電子放出効率ηが
高ければ、同じ明るさを得るための消費電力が小さくて
済み、駆動回路にかかる負担が軽減できるなど、全体と
してのコストを下げることが期待できる。

【００１６】しかしながら、従来の表面伝導型電子放出
素子においては、この点で必ずしも満足のゆくものが得
られておらず、放出電流Ｉｅと電子放出効率ηの向上、
及び電子放出特性の安定性の向上が、さらに求められる
場合もある。

【００１７】本発明の目的は、上述した課題を解決し、
電子放出特性の安定性が一層優れた表面伝導型電子放出
素子を提供することであり、さらには放出電流Ｉｅ及び
電子放出効率ηの良い表面伝導型電子放出素子を提供す
ることである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めになされた本発明は、以下の構成を有するものであ
る。

【００１９】即ち、本発明の第一は、基体上に、対向す
る一対の素子電極と、該一対の素子電極の両方に電気的
に接触した導電性薄膜と、該導電性薄膜の一部に形成さ
れた電子放出部を有する電子放出素子において、上記導
電性薄膜が、微粒子により形成され、主要構成元素であ
る第１の金属元素と、導電性薄膜表面に析出して、低仕
事関数材料部分を形成する１種ないし２種以上の第２の
金属元素とを含み、上記一対の素子電極間に電圧を印加
することにより、上記第２の金属元素が、導電性薄膜内
部から、導電性薄膜表面の少なくとも一部に移動するこ
とを特徴とする電子放出素子にある。

【００２０】上記本発明第一の電子放出素子は、更にそ
の特徴として、「上記導電性薄膜が、上記第１の金属元
素と、第２の金属元素を含む合金よりなる微粒子により
構成される」こと、「上記導電性薄膜が、実質的に上記
第１の金属元素よりなる微粒子と、実質的に上記第２の
金属元素よりなる微粒子を含む」こと、「上記第１の金
属元素の最も安定なイオンのイオン半径が、上記第２の
金属元素の最も安定なイオンのイオン半径のいずれより
も大きい」こと、「上記導電性薄膜が、上記第ｌの金属
元素と上記第２の金属元素により構成される金属間化合
物の相を、上記第１の金属元素よりなる相により包含し
てなる構造の微粒子により、構成されている」こと、
「上記第１の金属元素が貴金属元素であり、上記第２の
金属元素がアルカリ金属元素ないしアルカリ土類金属元
素である」こと、「上記導電性薄膜が、実質的に貴金属
元素と、アルカリ金属元素ないしアルカリ土類金属元素
により構成され、その平均組成が、アルカリ金属元素な
いしアルカリ土類金属元素の含有量が、３原子％以上、
８原子％以下である」こと、をも含むものである。

【００２１】また、本発明の第二は、基体上に、上記本
発明第一の電子放出素子の複数を一方向に配列した素子
行を、一列ないし複数列有し、該電子放出素子を駆動す
るための配線を有してなることを特徴とする電子源にあ
る。

【００２２】上記本発明第二の電子源は、更にその特徴
として、「上記配線が、はしご型配線である」こと、
「上記配線が、マトリクス状に配線されている」こと、
をも含むものである。

【００２３】また、本発明の第三は、真空容器内に、上
記本発明第二の電子源と、該電子源から放出された電子
ビームにより所望の画素を照射して発光させることによ
り画像を形成する画像形成部材とを内包してなることを
特徴とする画像形成装置にある。

【００２４】また、本発明の第四は、真空容器内に、上
記本発明第二の電子源と、該電子源から放出された電子
ビームにより所望の画素を照射して発光させることによ
り画像を形成する画像形成部材と、入力信号に基づいて
該画像形成部材に照射される電子ビームを変調する電子
ビーム変調手段とを内包してなることを特徴とする画像
形成装置にある。

【００２５】更に、本発明の第五は、上記本発明第一〜
第四の電子放出素子若しくは電子源若しくは画像形成装
置の特性を回復させる方法であって、上記電子放出素子
に、該電子放出素子の素子電流に対する閾値電圧よりも
高く、通常の電子放出駆動時の印加電圧よりも低い電圧
を印加することを特徴とする特性回復方法にある。

【００２６】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。

【００２７】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを
「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。

【００２８】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。

【００２９】例えば、「実験物理学講座１４ 表面・微
粒子」（木下是雄 編、共立出版１９８６年９月１日発
行）では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだ
いたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特に
超微粒子というときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３ｎ
ｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」（１９５ページ ２２〜２６行目）と記述されて
いる。

【００３０】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。

【００３１】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを“超微粒
子”（ｕｌｔｒａ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼
ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ１００〜
１０⁸ 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超
微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明
編；三田出版 １９８８年 ２ページ１〜４行目）／
「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個
〜数百個で構成される１個の粒子は、ふつうクラスター
と呼ばれる」（同書２ページ１２〜１３行目）。

【００３２】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜１ｎｍ程度、上限は数μｍ
程度のものを指すこととする。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明に係る電子放出素子は、先
述したような冷陰極電子放出素子に分類されるもので、
電子放出機構の点から表面伝導型の電子放出素子と云え
る。

【００３４】以下、本発明の表面伝導型電子放出素子の
実施の形態について説明する。全体の構成は、従来の表
面伝導型電子放出素子と同様に、図２に示す構成をとる
ことができる。図１は、上記の第１の具体的な構成の場
合の、電子放出部付近の構造を説明するための模式図で
ある。（従って、図１は、本発明の電子放出素子の電子
放出部付近の形状をそのまま拡大したものではない。） 上記通電フォーミング処理により形成された電子放出部
を挟んで、低電位側及び高電位側の導電性薄膜が対峙し
ている。導電性薄膜は、上記合金を主成分とする微粒子
の集合体である。本発明者らは、鋭意検討の結果、ここ
に示す電子放出部からの電子放出の様子は以下のような
ものであろうと推定している。

【００３５】電子放出部から放出された電子は、高電位
側導電性薄膜と、図の上方にあるアノード電極（不図
示）の両方の影響を受け、一部はアノードに向かって飛
行し、他は高電位側導電性薄膜に入射する。入射した電
子の一部は、弾性散乱され、入射時と同じ運動エネルギ
ーを持って導電性薄膜の外に飛び出し、他の部分は導電
性薄膜に吸収される。

【００３６】最終的にアノードに到達した電子が、放出
電流Ｉｅとして観測され、高電位側の導電性薄膜に吸収
された電子は、素子電流Ｉｆの一部として観測される。

【００３７】この様な電子放出の仕組みを想定した場
合、導電性薄膜の表面の仕事関数が電子放出特性に与え
る影響は、次のように考えられる。

【００３８】電子放出部の仕事関数は、電子放出部から
放出される電子の量に影響を与える。この部分の仕事関
数が小さい方が、電子の放出量が増え、放出電流Ｉｅを
増加させる効果が期待される。

【００３９】高電位側導電性薄膜表面の仕事関数は、入
射した電子が弾性散乱される確率に影響を与える。この
部分の仕事関数が低い方が電子が弾性散乱される確率が
高くなり、素子電流Ｉｆに対する放出電流Ｉｅの比、す
なわち電子放出効率ηが高くなることが期待される。

【００４０】従って、導電性薄膜の表面の仕事関数は低
い方が好ましいと言える。この状況を実現する手法とし
ては、低仕事関数の材料を導電性薄膜の表面に成膜する
事が考えられる。しかしながら、導電性薄膜の表面、特
に上述したような電子放出に関わる部分では、電流によ
るジュール熱の発生や、入射する電子のエネルギーによ
り局所的に温度が高くなっているため、低仕事関数材料
が比較的低い温度で蒸発してしまう場合は、蒸発などに
より低仕事関数材料の部分が短時間の内に失われてしま
い、電子放出特性を安定に維持することが困難であろ
う。

【００４１】従って、上述の低仕事関数材料の部分を構
成する元素を、導電性薄膜に含有させ、これを上記低仕
事関数材料の部分の失われた部分に連続的に供給するこ
とで、電子放出特性を安定に維持する方法の実現が望ま
れていた。

【００４２】本発明者は、予備的な検討により、適当な
条件を満たす合金の微粒子膜において、低仕事関数材料
を表面に拡散、析出させることが期待できる結果を得、
これを表面伝導型電子放出素子の導電性薄膜に応用し
て、所望の効果が得られることを見いだした。

【００４３】適当な条件とは、合金微粒子のなす合金の
主成分の金属元素と、低仕事関数材料部分を構成する金
属元素の最も安定な価数のイオンのイオン半径を比較し
たとき、後者の方が前者よりも小さい、という条件であ
る。

【００４４】予備的な検討は、微粒子膜を真空中で加熱
して、表面の組成変化を観察することによって行い、上
記の条件が満たされる場合、微粒子膜表面で、低仕事関
数材料部分を形成する元素の割合が時間とともに増加す
ることを見いだした。この様な現象が生ずる理由は良く
わかっていないが、低仕事関数を構成する元素が、加熱
により微粒子表面に析出し、その後微粒子膜内部の微粒
子表面を通って、微粒子膜表面まで拡散したのではない
かと推定する。上記低仕事関数材料部分を構成する元素
が、合金中から析出する現象は、合金の平衡状態図から
は期待されない場合もあるが、微粒子膜においては、表
面積が非常に大きく、この部分に特殊な状況があって、
何らかの役割を果たしているのではないかと推測してい
る。

【００４５】なお、イオン半径について付言すると、各
種イオンに対するイオン半径の値は、複数の研究者によ
って報告されているが、イオンの存在する環境や、実測
データからイオン半径を求める方法などによって結果が
異なる。そのため、値そのものは絶対的なものではな
い。しかし、各種イオンの大小関係は、概ね一致してい
るため、上述のような条件を定めることが可能である。

【００４６】上記予備検討の結果を踏まえ、同様の合金
微粒子膜を導電性薄膜として用いた、表面伝導型電子放
出素子を作成した。この場合、予備的検討における加熱
処理の代わりに、素子に通電することにより、低仕事関
数材料部分を構成する金属元素の析出と拡散のエネルギ
ーを与えることができるものと思われる。なお、最初の
低仕事関数材料の部分の形成は、後述するように、低仕
事関数材料部分を構成する金属元素と同じ元素を含む金
属化合物の蒸気を含有する雰囲気中で、活性化処理を施
すことにより形成しても良い。

【００４７】上記合金微粒子膜の代わりに、主成分の金
属元素よりなる金属微粒子と、低仕事関数材料部分を構
成する金属元素よりなる金属微粒子の混合微粒子膜を用
いても同様の効果が得られる。この場合、上記の析出過
程がないことは当然で、前者の金属微粒子の表面上を、
後者の微粒子から低仕事関数材料部分を構成する金属元
素が、微粒子膜表面へ拡散してゆくのであろう。

【００４８】以上の条件を考慮して、主成分の金属元素
と、低仕事関数材料部分を構成する金属元素との組み合
わせとして可能なものを、表１に列挙する。

【００４９】

【表１】

【００５０】以上が、前述した本発明の表面伝導型電子
放出素子の具体的な形態についての想定される作用の説
明である。

【００５１】なお、表１に示されるように、各々の第１
の元素に対し、用いることのできる第２の元素は、多く
の場合１種類には限らず、２種類以上ある。従って、第
２の元素として２種類の元素を同時に用いることも可能
である。

【００５２】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造方
法について、図３を用いて説明する。

【００５３】（１）基板１を洗剤、純水および有機溶剤
等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等に
より素子電極材料を堆積、例えばフォトリソグラフィー
技術を用いてパターニングして素子電極２，３を形成す
る（図３（ａ））。

【００５４】（２）素子電極２，３を連絡するように、
合金微粒子膜または少なくとも２種類の金属微粒子の混
合微粒子膜よりなる、導電性薄膜４を形成する（図３
（ｂ））。

【００５５】この方法としては、たとえば合金ターゲッ
トを用いたスパッタ法により上記基板上に合金膜を堆積
させる。このときスパッタリングガスの圧力を通常の成
膜の場合より高い適当な圧力にすると、通常の連続膜に
はならず、微粒子膜が推積する。また、蒸着法を用いる
場合も、蒸着装置内にアルゴンなどの不活性ガスを適当
な圧力になるように導入して薄膜を堆積させると、微粒
子膜を得ることができる。

【００５６】また、上記スパッタリングまたは蒸着によ
る薄膜体積の際、２種類ないしそれ以上のターゲットま
たは蒸着源を用い、シャッターを開閉して交互にスパッ
タまたは蒸着を行うことにより、混合微粒子膜とするこ
とができる。

【００５７】また、上記のような薄膜堆積法による以外
に、有機金属錯体溶液の塗布と加熱焼成処理により所望
の微粒子膜を得ることも可能である。

【００５８】（３）続いて、フオーミング工程を施す。
このフォーミング工程の方法の一例として通電処理によ
る方法を説明する。素子電極２，３間に、不図示の電源
を用いて、通電を行うと、導電性薄膜４の部位に、構造
の変化した電子放出部５が形成される（図３（ｃ））。
通電フォーミングによれば導電性薄膜４に局所的に破
壊、変形もしくは変質等の構造の変化した部位が形成さ
れる。該部位が電子放出部５を構成する。通電フォーミ
ングの電圧波形の例を図４に示す。

【００５９】電圧波形は、パルス波形が、好ましい。こ
れにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印
加する図４（ａ）に示した手法とパルス波高値を増加さ
せながら、電圧パルスを印加する図４（ｂ）に示した手
法がある。

【００６０】図４（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧波
形のパルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ１はｌμｓｅ
ｃ．〜１０ｍｓｅｃ．、Ｔ２は、１０μｓｅｃ．〜１０
ｍｓｅｃ．の範囲で設定される。三角波の波高値（通電
フォーミング時のピーク電圧）は、表面伝導型電子放出
素子の形態に応じて適宜選択される。このような条件の
もと、例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。パル
ス波形は三角波に限定されるものではなく、矩形波など
所望の波形を採用することができる。

【００６１】図４（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図４
（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角波の
波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば
０．１Ｖ程度のステップで、徐々に増加させることがで
きる。

【００６２】通電フォーミング処理の終了は、パルスの
休止期間中に、導電性薄膜４を局所的に破壊、変形しな
い程度のパルス電圧を挿入し、電流を測定して検知する
ことができる。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流
れる素子電流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の
抵抗を示した時、通電フォーミングを終了させる。

【００６３】（４）フォーミングを終えた素子には活性
化工程と呼ばれる処理を施す場合がある。活性化工程と
は、この工程により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、
著しく変化する工程である。

【００６４】活性化工程は、例えば、上記低仕事関数材
料を構成する金属元素を含む金属化合物の蒸気を含有す
る雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パルスの印
加を繰り返すことで行うことができる。上記の雰囲気形
成に用いる化合物としては、当該金属のフッ化物、塩化
物、臭化物、ヨウ化物等の金属ハロゲン化物、メチル化
物、エチル化物、ベンジル化物などのアルキル金属類、
アセチルアセトナート、ジピバノイルメタナート、ヘキ
サフルオロアセチルアセトナート等の金属ｂ−ジケトナ
ート類、アリル錯体、シクロペンタジエニル錯体等の金
属エニル錯体類、ベンゼン錯体等のアレーン錯体、金属
カルボニル類、金属アルコキシド類など及びこれらの複
合した化合物などを挙げることが出来る。

【００６５】前記表１に、低仕事関数材料部分を構成す
る金属元素として挙げられた元素を含む金属化合物とし
て、例えば、ＮｂＦ₅ ，ＮｂＣ１₅ ，Ｎｂ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）
（ＣＯ）₄ Ｎｂ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂ Ｃｌ₂ ，Ｔａ（Ｃ₅ Ｈ
₅ ）（ＣＯ）₄ ，Ｔａ（ＯＣ₂Ｈ₅ ）₅ ，Ｔａ（Ｃ₅ Ｈ₅
）₂ Ｃｌ₂ ，Ｔａ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂ Ｈ₃ ，ＷＦ₆ ，Ｗ
（ＣＯ）₆ ，Ｗ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）₂ Ｃｌ₂ ，Ｗ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）
₂ Ｈ₂ ，Ｗ（ＣＨ₃ ）₆ 等が挙げられる。この場合、条
件によっては、当該金属以外に炭素などの物質が被膜中
に含有される場合もある。

【００６６】（５）このような工程を経て得られた電子
放出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工
程は、真空容器内の有機物質の分子や、上記活性化工程
で導入した金属化合物を除去する工程である。真空容器
を排気する真空排気装置は、装置から発生するオイルが
素子の特性に影響を与えないように、オイルを使用しな
いものを用いるのが好ましい。具体的には、ソープショ
ンポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げること
が出来る。

【００６７】真空容器内の有機成分の分圧は、有機物質
に由来する炭素や炭素化合物、あるいは活性化工程で推
積させた金属ないしその化合物が新たに堆積しない分圧
で１．３×１０^-6Ｐａ以下が好ましく、さらには１．３
×１０^-8Ｐａ以下が特に好ましい。さらに真空容器内を
排気するときには、真空容器全体を加熱して、真空容器
内壁や、電子放出素子に吸着した有機物質分子や金属化
合物分子を排気しやすくするのが好ましい。このときの
加熱条件は、８０〜２５０℃、好ましくは１５０℃以上
で、できるだけ長時間処理するのが望ましいが、特にこ
の条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形状、
電子放出素子の構成などの諸条件により適宜選ばれる条
件により行う。真空容器内の圧力は極力低くすることが
必要で、１×１０^-5Ｐａ以下が好ましく、さらに１．３
×１０^-6Ｐａ以下が特に好ましい。

【００６８】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、残留する有機物質及
び活性化工程で導入された金属化合物が十分除去されて
いれば、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特性を維
持することが出来る。

【００６９】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな金属またはその化合物ないし炭素あるいは炭
素化合物の堆積を抑制でき、また真空容器や基板などに
吸着したＨ₂ Ｏ，Ｏ₂ など電子放出特性に悪影響を与え
るガスも除去でき、結果として素子電流Ｉｆ，放出電流
Ｉｅが安定する。

【００７０】次に、本発明の表面伝導型電子放出素子の
別の形態について説明する。この場合、導電性薄膜は、
主要構成元素である貴金属元素と、低仕事関数材料部分
を構成する元素である、アルカリ金属元素、ないしアル
カリ土類金属元素よりなる微粒子により構成されるが、
図５に模式的に示すように、該微粒子は上記貴金属元素
とアルカリ金属ないしアルカリ土類金属元素よりなる金
属間化合物の相が、貴金属よりなる相に包含されている
ものである。

【００７１】アルカリ金属およびアルカリ土類金属やそ
れらの酸化物は極めて低い仕事関数を有することが知ら
れている。これらの値は、表１に示されて各種元素と比
べても極めて低いため、導電性薄膜の表面の一部だけで
もこれらの低仕事関数材料により被覆されていれば、電
子放出特性の向上が期待される。

【００７２】一方、アルカリ金属及びアルカリ土類金属
は、反応性も極めて大きいため、これらの元素を含む金
属層が微粒子表面に露出していると、たとえ真空容器の
内部であっても僅かに存在する酸素などと反応してしま
い安定に維持することは困難である。

【００７３】この間題を避けるため、上記の様に貴金属
とアルカリ金属ないしアルカリ土類金属の金属間化合物
の相を、安定性の高い貴金属相で包含する構成として、
微粒子よりなる導電性薄膜中にアルカリ金属ないしアル
カリ土類金属元素を安定に含有させた。

【００７４】この様な構成の微粒子膜は、例えば、適当
な不活性ガス雰囲気中で、独立した貴金属とアルカリ金
属ないしアルカリ土類金属の蒸着源から、同時に金属を
蒸発させ、基板上に堆積させることにより形成すること
ができる。この際、アルカリ金属ないしアルカリ土類金
属の含有量が少なすぎると電子放出特性の向上を招来す
ることができず、逆に多すぎると、微粒子表面に金属間
化合物相が露出してしまうためと思われるが、電子放出
特性が安定しなくなり不都合である。アルカリ金属ない
しアルカリ土類金属の含有量の適当な値は、組み合わせ
により多少異なるが、概ね３〜８ａｔ．％程度である。

【００７５】アルカリ金属またはアルカリ土類金属元素
は、酸素と結合した状態の方が、金属間化合物を形成し
た状態よりもエネルギー的に安定であり、このため金属
間化合物相が貴金属相により包含されていても、熱など
のエネルギーを与えられると、内部から表面に向かっ
て、僅かずつ拡散し、表面に酸素と結合した低仕事関数
材料部分を形成するものと推定している。この、低仕事
関数材料部分も素子を駆動することにより蒸発などで失
われるが、上記のような内部からの拡散がつづくため、
安定的に維持されるのであろう。また、前述したよう
に、アルカリ金属ないしアルカリ土類金属により構成さ
れる低仕事関数材料部分は、表面の一部のみを被覆した
場合にも十分な効果が得られるため、内部からの拡散に
よるアルカリ金属ないしアルカリ土類金属の補給の速度
が小さくても、効果が持続するものと考えている。

【００７６】上述した工程を経て得られた本発明を適用
可能な電子放出素子の基本特性について図６、図７を参
照しながら説明する。

【００７７】図６は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。

【００７８】図６において、１１は真空容器であり、１
２は排気ポンプである。真空容器１１内には電子放出素
子が配されている。１３は、電子放出素子に素子電圧Ｖ
ｆを印加するための電源、１４は素子電極２，３間の導
電性薄膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流
計、１５は素子の電子放出部５より放出される放出電流
Ｉｅを捕捉するためのアノード電極である。１６はアノ
ード電極１５に電圧を印加するための高圧電源、１７は
素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅを測定
するための電流計である。一例として、アノード電極の
電圧を１ＫＶ〜１０ＫＶの範囲とし、アノード電極と電
子放出素子との距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測
定を行うことができる。

【００７９】真空容器１１内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器（不図示）が設けら
れていて、所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるよ
うになっている。排気ポンプ１２は、ターボポンプ、ロ
ータリーポンプからなる通常の高真空装置系と更に、イ
オンポンプ等からなる超高真空装置系とにより構成され
ている。ここに示した電子源基板を配した真空処理装置
の全体は、不図示のヒーターにより加熱できる。従っ
て、この真空処理装置を用いると、前述の通電フォーミ
ング以降の工程も行うことができる。

【００８０】図７は、図６に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖ
ｆの関係を模式的に示した図である。図７においては、
放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいの
で、任意単位で示している。なお。縦・横軸ともリニア
スケールである。

【００８１】図７からも明らかなように、本発明の表面
伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して対する三
つの特徴的性質を有する。即ち、 （ｉ）本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図７中
のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流
Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電
流Ｉｅがほとんど検出されない。つまり、放出電流Ｉｅ
に対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子
である。 （ｉｉ）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単調増加依存す
るため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。 （ｉｉｉ）アノード電極１５に捕捉される放出電荷は、
素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。つまり、アノ
ード電極１５に捕捉される電荷量は、素子電圧Ｖｆを印
加する時間により制御できる。

【００８２】以上の説明より理解されるように、本発明
の表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応じて、電子
放出特性を容易に制御できることになる。この性質を利
用すると複数の電子放出素子を配して構成した電子源、
画像形成装置等、多方面への応用が可能となる。

【００８３】なお、本発明の表面伝導型電子放出素子に
おいては、以下のような方法で、一旦劣化した電子放出
特性を回復することが可能である。

【００８４】即ち、通常、素子を駆動し電子放出させる
際に印加する電圧よりも低い電圧を素子に印加すること
である。この操作により、素子を長時間駆動し続けた際
に、特性の若干の劣化が見られた場合にも、その特性の
回復が可能である。

【００８５】この様な効果がある理由は、次のようなも
のと考えられる。本発明の素子においては、導電性薄膜
表面の低仕事関数材料部分が、駆動に伴って徐々に失わ
れても、導電性薄膜内部から必要な元素が徐々に補給さ
れるので、その機能を保つことができる。しかしなが
ら、条件が過酷で、低仕事関数材料部分の消耗が激しい
場所、例えば電子放出部の高電位側導電性薄膜の端部な
ど、においては、上記元素の補給が間に合わないため
に、若干の劣化を示すものと思われる。このときに、通
常の駆動の際よりも低い電圧を印加すると、低仕事関数
材料部分の消耗が少なくなり、内部からの上記元素の補
給がある程度進むと特性が回復するものと考えられる。
ただし、このとき印加する電圧は、Ｉｆ−Ｖｆ特性の閾
値電圧よりは高いことが必要である。これは、印加電圧
が上記閾値電圧よりも低いと、素子に電流が流れず、上
記元素が拡散・移動するためのエネルギーが与えられな
いためであろうと思われる。

【００８６】図７においては、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」とい
う。）例を示したが、素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対
して電圧制御型負性抵抗特性（以下、「ＶＣＮＲ特性」
という。）を示す場合もある（不図示）。これら特性
は、前述の工程を制御することで制御できる。

【００８７】つづいて、上記の表面伝導型電子放出素子
を基体上に複数配置して構成された電子源と、それを用
いて構成した画像形成装置について説明する。

【００８８】電子放出素子の配列については、種々のも
のが採用できる。

【００８９】一例として、並列に配置した多数の電子放
出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数
個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列
方向と呼ぶ）で、該電子放出素子の上方に配した制御電
極（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子からの電
子を制御駆動するはしご状配置のものがある。これとは
別に、電子放出素子をＸ方向及びＹ方向に行列状に複数
個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極の
一方を、Ｘ方向の配線に共通に接続し、同じ列に配され
た複数の電子放出素子の電極の他方を、Ｙ方向の配線に
共通に接続するものが挙げられる。このようなものは所
謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配置
について以下に詳述する。

【００９０】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述したとおり（ｉ）から（ｉｉｉ）の
特性がある。即ち、表面伝導型電子放出素子からの放出
電子は、しきい値電圧以上では、対向する素子電極間に
印加するパルス状電圧の波高値と幅で制御できる。一
方、しきい値電圧以下では、殆ど放出されない。この特
性によれば、多数の電子放出素子を配置した場合におい
ても、個々の素子に、パルス状電圧を適宜印加すれれ
ば、入力信号に応じて、表面伝導型電子放出素子を選択
して電子放出量を制御できる。

【００９１】以下この原理に基づき、本発明を適用可能
な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につい
て、図８を用いて説明する。図８において、２１は電子
源基板、２２はＸ方向配線、２３はＹ方向配線である。
２４は表面伝導型電子放出素子、２５は結線である。

【００９２】ｍ本のＸ方向配線２２は、Ｄｘ１，Ｄｘ
２，…Ｄｘｍからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ
法等を用いて形成された導電性金属等で構成することが
できる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計される。Ｙ
方向配線２３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，…Ｄｙｎのｎ本の配
線よりなり、Ｘ方向配線２２と同様に形成される。これ
らｍ本のＸ方向配線２２とｎ本のＹ方向配線２３との間
には、不図示の層間絶縁層が設けられており、両者を電
気的に分離している（ｍ、ｎは、共に正の整数）。

【００９３】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ₂ 等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線２２を形成した基板２１の
全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方向配
線２２とＹ方向配線２３の交差部の電位差に耐え得るよ
うに、膜厚、材料、製法が、適宜設定される。Ｘ方向配
線２２とＹ方向配線２３は、それぞれ外部端子として引
き出されている。

【００９４】表面伝導型放出素子２４を構成する一対の
電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線２２とｎ本のＹ方
向配線２３と導電性金属等からなる結線２５によって電
気的に接続されている。

【００９５】配線２２と配線２３を構成する材料、結線
２５を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、例え
ば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極
を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子
電極に接続した配線は素子電極ということもできる。

【００９６】Ｘ方向配線２２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型放出素子２４の行を、選択するための走査信号
を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。一
方、Ｙ方向配線２３には、Ｙ方向に配列した表面伝導型
放出素子２４の各列を人力信号に応じて、変調するため
の不図示の変調信号発生手段が接続される。各電子放出
素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加される走
査信号と変調信号の差電圧として供給される。

【００９７】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。

【００９８】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図９と図１０及
び図１１を用いて説明する。図９は、画像形成装置の画
像表示装置の一例を示す模式図であり、図１０は、図９
の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図
１１は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行な
うための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００９９】図９において、２１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、３１は電子源基板２１を固定したリ
アプレート、３６はガラス基板３３の内面に蛍光膜３４
とメタルバック３５等が形成されたフェースプレートで
ある。３２は、支持枠であり該支持枠３２には、リアプ
レート３１、フェースプレート３６が低融点のフリット
ガラスなどを用いて、接合される。

【０１００】２４は、図２における電子放出部に相当す
る。２２、２３は、表面伝導型電子放出素子の一対の素
子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線である。

【０１０１】外囲器３７は、上述の如く、フェースプレ
ート３６、支持枠３２、リアプレート３１で構成され
る。リアプレート３１は主に基板２１の強度を補強する
目的で設けられるため、基板２１自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート３１は不要とすることがで
きる。即ち、基板２１に直接支持枠３２を封着し、フェ
ースプレート３６、支持枠３２及び基板２１で外囲器３
７を構成しても良い。一方、フェースプレート３６、リ
アプレート３１間に、スペーサーとよばれる不図示の支
持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強度
をもつ外囲器３７を構成することもできる。

【０１０２】図１０は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜３４は、モノクロームの場合は蛍光体のみから構成
することができる。カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の
配列によリブラックストライプあるいはブラックマトリ
クスなどと呼ばれる黒色導電材３８と蛍光体３９とから
構成することができる。ブラックストライプ、ブラック
マトリクスを設ける目的は、カラー表示の場合、必要と
なる三原色蛍光体の各蛍光体３９間の塗り分け部を黒く
することで混色等を目立たなくすることと、蛍光膜３４
における外光反射によるコントラストの低下を抑制する
ことにある。ブラックストライプの材料としては、通常
用いられている黒鉛を主成分とする材料の他、導電性が
あり、光の透過及び反射が少ない材料を用いることがで
きる。

【０１０３】ガラス基板３３に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等
が採用できる。蛍光膜３４の内面側には、通常メタルバ
ック３５が設けられる。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート３
６側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させるこ
と、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作
用させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によ
るダメージから蛍光体を保護すること等である。メタル
バックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化
処理（通常、「フィルミング」と呼ばれる。）を行い、
その後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製
できる。

【０１０４】フェースプレート３６には、更に蛍光膜３
４の導電性を高めるため、蛍光膜３４の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【０１０５】前述の封着を行う際には、カラーの場合は
各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。

【０１０６】図９に示した画像形成装置の製造方法の一
例を以下に説明する。

【０１０７】図１２はこの工程に用いる装置の概要を示
す模式図である。画像形成装置４１は、排気管４２を介
して真空チャンバー４３に連結され、さらにゲートバル
ブ４４を介して排気装置４５に接続されている。真空チ
ャンバー４３には、内部の圧力及び雰囲気中の各成分の
分圧を測定するために、圧力計４６、四重極質量分析器
４７等が取り付けられている。画像表示装置４１の外囲
器３７内部の圧力などを直接測定することは困難である
ため、該真空チャンバー４３内の圧力などを測定し、処
理条件を制御する。

【０１０８】真空チャンバー４３には、さらに必要なガ
スを真空チャンバー内に導入して雰囲気を制御するた
め、ガス導入ライン４８が接続されている。該ガス導入
ライン４８の他端には導入物質源５０が接続されてお
り、導入物質がアンプルやボンベなどに入れて貯蔵され
ている。ガス導入ラインの途中には、導入物質を導入す
るレートを制御するための導入制御手段４９が設けられ
ている。該導入量制御手段としては具体的には、スロー
リークバルブなど逃す流量を制御可能なバルブや、マス
フローコントローラーなどが、導入物質の種類に応じ
て、それぞれ使用が可能である。

【０１０９】図１２の装置により外囲器３７の内部を排
気し、フォーミングを行う。この際、例えば図１３に示
すように、Ｙ方向配線２３を共通電極５１に接続し、Ｘ
方向配線２２の内の、行選択手段５３により選択された
一つのＸ方向配線に接続された素子２４すべてに電源５
２によって、同時に電圧パルスを印加して、フォーミン
グを行うことができる。パルスの形状や、処理の終了の
判定などの条件は、個別素子のフォーミングについての
既述の方法に準じて選択すればよい。また、複数のＸ方
向配線に、行選択手段５３による選択行を順次切り替え
ることにより、位相をずらせたパルスを順次印加（スク
ロール）することにより、複数のＸ方向配線に接続され
た素子をまとめてフォーミングする事も可能である。

【０１１０】フォーミング終了後、活性化工程を行う。
外囲器３７内は、十分に排気した後金属化合物がガス導
人ライン４８から導入される。

【０１１１】こうして形成した、金属化合物を含む雰囲
気中で、各電子放出素子に電圧を印加することにより、
金属が電子放出部付近に堆積し、電子放出量が上昇する
のは、個別素子の場合と同様である。このときの電圧の
印加方法は、上記フォーミングの場合と同様の結線によ
り、選択された一つのＸ方向配線につながった素子に、
電圧パルスを印加すればよい。また、スクロールするこ
とによりまとめて活性化を行っても良い。

【０１１２】活性化工程終了後は、個別素子の場合と同
様に、安定化工程を行うことが好ましい。

【０１１３】外囲器３７を加熱して、８０〜２５０℃に
保持しながら、イオンポンプ、ソープションポンプなど
のオイルを使用しない排気装置４５によりの排気管４２
を通じて排気し、有機物質及び活性化処理の際に導入し
た金属化合物の十分少ない雰囲気にした後、排気管をバ
ーナーで熱して溶解させて封じきる。外囲器３７の封止
後の圧力を維持するために、ゲッター処理を行なうこと
もできる。これは、外囲器３７の封止を行う直前あるい
は封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱等を用いた加
熱により、外囲器３７内の所定の位置（不図示）に配置
されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理であ
る。ゲッターは通常はＢａ等が主成分であり、該蒸着膜
の吸着作用により、外囲器３７内の雰囲気を維持するも
のである。

【０１１４】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した画像表示装置に、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号
に基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成
例について、図１１を用いて説明する。図１１におい
て、６１は画像表示装置、６２は走査回路、６３は制御
回路、６４はシフトレジスタである。６５はラインメモ
リ、６６は同期信号分離回路、６７は変調信号発生器、
ＶｘおよびＶａは直流電圧源である。

【０１１５】画像表示装置６１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ、及び高圧端子Ｈｖ
を介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄｏｘ１
乃至Ｄｏｘｍには、画像表示装置内に設けられている電
子源、即ち、Ｍ行Ｎ列の行列状にマトリクス配線された
表面伝導型電子放出素子群を一行（Ｎ素子）ずつ順次駆
動する為の走査信号が印加される。

【０１１６】端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎには、前記走査
信号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の
各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が印加
される。高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例え
ば１０ＫＶの直流電圧が供給されるが、これは表面伝導
型電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光体を励
起するのに十分なエネルギーを付与する為の加速電圧で
ある。

【０１１７】走査回路６２について説明する。同回路
は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えたもので（図
中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）ある。各ス
イッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは
ＯＶ（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、面像
表示装置６１の端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍと電気的に
接続される。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制
御回路６３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動
作するものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチング
素子を組み合わせることにより構成することができる。

【０１１８】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）に基
づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力する
よう設定されている。

【０１１９】制御回路６３は、外部より人力する画像信
号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部の動作
を整合させる機能を有する。制御回路６３は、同期信号
分離回路６６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基づい
て、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆｔおよびＴｍ
ｒｙの各制御信号を発生する。

【０１２０】同期信号分離回路６６は、外部から人力さ
れるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と輝度
信号成分とを分離する為の回路で、一般的な周波数分離
（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期信号分
離回路６６により分離された同期信号は、垂直同期信号
と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜上Ｔｓ
ｙｎｃ信号として図示した。前記テレビ信号から分離さ
れた画像の輝度信号成分は便宜上ＤＡＴＡ信号と表し
た。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ６４に入力され
る。

【０１２１】シフトレジスタ６４は、時系列的にシリア
ルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン毎
にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制御
回路６３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動作
する（即ち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ６４
のシフトクロックであるということもできる。）。シリ
アル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出素
子ｎ素子分の駆動データに相当）のデータは、Ｉｄ１乃
至ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフトレジスタ６
４より出力される。ラインメモリ６５は、画像１ライン
分のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置で
あり、制御回路６３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従
って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｍの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Ｉｄ’１乃至Ｉｄ’ｎとして出力され、変調
信号発生器６７に入力される。

【０１２２】変調信号発生器６７は、画像データＩｄ’
１乃至Ｉｄ’ｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素子
の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、その出
力信号は、端子Ｄｏｙｌ乃至Ｄｏｙｎを通じて画像表示
装置６１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１２３】前述したように、本発明を適用可能な電子
放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確な閾値電圧Ｖｔｈがあ
り、Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生
じる。電子放出閾値以上の電圧に対しては、素子への印
加電圧の変化に応じて放出電流も変化する。このことか
ら、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電
子放出閾値以下の電圧を印加しても電子放出は生じない
が、電子放出閾値以上の電圧を印加する場合には電子ビ
ームが出力される。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化
させる事により出力電子ビームの強度を制御することが
可能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化させることに
より出力される電子ビームの電荷の総量を制御する事が
可能である。

【０１２４】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調
方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器６７として、一定長さの電圧パルス
を発生し、人力されるデータに応じて適宜パルスの波高
値を変調するような電圧変調方式の回路を用いることが
できる。

【０１２５】パルス幅変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器６７として、一定の波高値の電圧パルス
を発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルスの
幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いるこ
とができる。

【０１２６】シフトレジスタ６４やラインメモリ６５
は、デジタル信号式のものをもアナログ信号式のものを
も採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や記
憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。

【０１２７】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路６６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化す
る必要があるが、これには６６の出力部にＡ／Ｄ変換器
を設ければ良い。これに関連してラインメモリ６５の出
力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変調信
号発生器６７に用いられる回路が若干異なったものとな
る。即ち、デジタル信号を用いた電圧変調方式の場合、
変調信号発生器６７には、例えばＤ／Ａ変換回路を用
い、必要に応じて増幅回路などを付加する。パルス幅変
調方式の場合、変調信号発生器６７には、例えば高速の
発振器および発振器の出力する波数を計数する計数器
（カウンタ）及び計数器の出力値と前記メモリの出力値
を比較する比較器（コンパレータ）を組み合せた回路を
用いる。必要に応じて、比較器の出力するパルス幅変調
された変調信号を表面伝導型電子放出素子の駆動電圧に
まで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。

【０１２８】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器６７には、例えばオペアンプなどを
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路などを付加することもできる。パルス幅変調方式の
場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＯＣ）を採
用でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電
圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。

【０１２９】このような構成をとり得る本発明の画像表
示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏ
ｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを介して電圧
を印加することにより、電子放出が生ずる。高圧端子Ｈ
ｖを介してメタルバック３５、あるいは透明電極（不図
示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速され
た電子は、蛍光膜３４に衝突し、発光が生じて両像が形
成される。

【０１３０】この構成は、本発明を適用可能な画像形成
装置の一例であり、本発明の技術思想に基づいて種々の
変形が可能である。入力信号については、ＮＴＳＣ方式
を挙げたが入力信号はこれに限られるものではなく、Ｐ
ＡＬ，ＳＥＣＡＭ方式など他、これよりも、多数の走査
線からなるＴＶ信号（例えば、ＭＵＳＥ方式をはじめと
する高品位ＴＶ）方式をも採用できる。

【０１３１】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について図１４及び図１５を用いて説明する。

【０１３２】図１４は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１４において、２１は電子源基
板、２４は電子放出素子である。２６、Ｄｘ１〜Ｄｘ１
０は、電子放出素子２４を接続するための共通配線であ
る。電子放出素子２４は、基板２１上に、Ｘ方向に並列
に複数個配されている（これを素子行と呼ぶ）。この素
子行が複数個配されて、電子源を構成している。各素子
行の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素子行
を独立に駆動させることができる。即ち、電子ビームを
放出させたい素子行には、電子放出閾値以上の電圧を、
電子ビームを放出しない素子行には、電子放出閾値以下
の電圧を印加する。各素子行間の共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ
９は、例えばＤｘ２とＤｘ３、Ｄｘ４とＤｘ５、Ｄｘ６
とＤｘ７、Ｄｘ８とＤｘ９とを、夫々同一配線とするこ
ともできる。

【０１３３】図１５は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図で
ある。７１はグリッド電極、７２は電子が通過するため
空孔、７３はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，…，Ｄｏｘｍよりな
る容器外端子である。７４は、グリッド電極７１と接続
されたＧ１，Ｇ２，…，Ｇｎからなる容器外端子であ
る。図１５においては、図９、図１４に示した部位と同
じ部位には、これらの図に付したのと同一の符号を付し
ている。ここに示した画像形成装置と、図９に示した単
純マトリクス配置の画像形成装置との大きな違いは、電
子源基板２１とフェースプレート３６の間にグリッド電
極７１を備えているか否かである。

【０１３４】図１５においては、基板２１とフェースプ
レート３６の間には、グリッド電極７１が設けられてい
る。グリッド電極７１は、表面伝導型電子放出素子から
放出された電子ビームを変調するためのものであり、は
しご型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状
の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応し
て１個ずつ円形の開口７２が設けられている。グリッド
の形状や設置位置は図１５に示したものに限定されるも
のではない。例えば、開口としてメッシュ状に多数の通
過口を設けることもでき、グリッドを表面伝導型電子放
出素子の周囲や近傍に設けることもできる。

【０１３５】容器外端子７３およびグリッド容器外端子
７４は、不図示の制御回路と電気的に接続されている。

【０１３６】本例の画像形成装置では、素子行を１列ず
つ順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極
列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示することができる。

【０１３７】本発明の画像形成装置は、テレビジョン放
送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等
の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光
プリンターとしての両像形成装置等としても用いること
ができる。

【０１３８】

【実施例】以下実施例に基づいて本発明を説明する。な
お、本発明の実施形態は、以下に示す実施例に限定され
るものではなく、本発明の主旨を変更しない範囲内で、
各要素の置き換えや設計変更がなされても良い。

【０１３９】［実施例１］本実施例は、図１に示したよ
うな本発明の一形態に属する表面伝導型電子放出素子で
ある。本実施例を構成する導電性薄膜は、主成分である
金属元素としてＰｄを、低仕事関数材料部分を構成する
金属元素としてＺｒを含有する合金の微粒子によって構
成されるものである。

【０１４０】本実施例の電子放出素子は、図２に示した
構成を有するものである。以下に本実施例の製造方法
を、図３を参照しながら説明する。

【０１４１】工程−ａ 基板１として、石英ガラスを用いる。これを洗剤、純水
及び有機溶剤により洗浄し、フォトレジスト（ＲＤ−２
００ＯＮ：日立化成社製）をスピンナーで塗布し、８０
℃２０分間加熱によリプリベークを施した。つづいて、
電極間隔Ｌ＝２μｍ、電極長さＷ＝３００μｍに対応す
る露光マスクを用いて露光、現像液により現像して、電
極形状に対応する開口部を形成した後、１２０℃２０分
間のプリベーク処理を施し、レジストパターンを形成し
た。

【０１４２】工程−ｂ 次いで真空蒸着法により、上記基板上に厚さ１００ｎｍ
のＮｉを堆積、有機溶剤でレジストパターンを溶解し
て、リフトオフにより素子電極２，３を形成した（図３
（ａ））。

【０１４３】工程−ｃ 真空蒸着法により、厚さ５０ｎｍのＣｒを蒸着した。続
いて、フォトレジスト（ＡＺ１３７０：ヘキスト社製）
を塗布、フォトリソグラフイー技術により、後述の導電
性薄膜の形状に対応する開口部を有するレジストマスク
を形成した。

【０１４４】続いて、ウェットエッチングにより、上記
開口部のＣｒ膜を除去し、続いて有機溶剤でレジストマ
スクを除去して、Ｃｒマスクを形成した。

【０１４５】工程−ｄ スパッタリング法を用いて、平均膜厚３０ｎｍの合金微
粒子膜を形成した。ターゲットはＰｄ−５ａｔ．％Ｚｒ
合金を用い、アルゴンガス圧力１３０Ｐａ、スパッタ電
圧２ＫＶとした。

【０１４６】続いて、ウェットエッチングにより、Ｃｒ
マスクを除去、リフトオフにより上記の合金微粒子膜を
パターニングして、所望の形状の導電性薄膜４を形成し
た（図３（ｂ））。

【０１４７】工程−ｅ 上記素子を、図６に示す真空処理装置に設置して、フォ
ーミング処理を施し、電子放出部を形成した。真空容器
１１内部は、ソープションポンプとイオンポンプよりな
る排気装置１２により、およそｌ×１０^-3Ｐａ程度に減
圧し、図４（ｂ）に示す、パルス波高値の漸増する三角
波パルスを印加して、通電フォーミング処理により電子
放出部５を形成した。

【０１４８】このときパルス幅Ｔ１＝１ｍｓｅｃ．、パ
ルス間隔Ｔ２＝１０ｍｓｅｃとし、フォーミングパルス
の休止期問中に、波高値０．１Ｖの矩形波パルスを挿入
して素子の抵抗値を測定し、抵抗値が１ＭΩ以上となっ
たところで、フォーミング処理を終了した（図３
（ｃ））。

【０１４９】工程−ｆ 続いて、活性化処理を行う。真空容器にＺｒＣｌ₄ を導
入する。このとき圧力は、５×１０^-1Ｐａ程度となるよ
うに導入量を調節する。この雰囲気中で３０分間、素子
にパルス電圧を印加した。印加したパルスは、パルス幅
ｌ００μｓｅｃ．、パルス間隔Ｔ２＝１０ｍｓｅｃ．の
矩形波パルスで、パルス波高値は、１５Ｖとした。

【０１５０】この処理により、素子電流Ｉｆ、放出電流
Ｉｅともに増加が見られた。

【０１５１】上記素子を設置したまま、素子及び真空容
器を約１５０℃に加熱しがら排気を行った。真空容器と
素子が室温に戻った状態で、圧力は１．３×１０^-4Ｐａ
であつた。

【０１５２】［比較例１］上記、実施例１の工程−ｄに
おける導電性薄膜の形成工程において、スパッタリング
ターゲットとして、Ｐｄターゲットを用い、厚さ３０ｎ
ｍのＰｄ微粒子膜を形成したことを除き、実施例１と同
様の工程により表面伝導型電子放出素子を作成した。

【０１５３】上記、実施例１及び比較例１の素子につ
き、それらの電子放出特性とその経時変化を調べた。素
子に印加した電圧は、パルス幅Ｔ１＝１００μｓｅ
ｃ．、パルス間隔１０ｍｓｅｃ．の矩形波パルスで、波
高値は１５Ｖとした。電子放出素子とアノード電極の距
離は、Ｈ＝１５ｍｍとし、素子とアノードの間の電位差
は１ＫＶとした。

【０１５４】両素子についての、測定開始時及び、一定
時間継続駆動後の放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆおよび電
子放出効率の値は、表２に示す通りである。

【０１５５】

【表２】

【０１５６】実施例１の素子を、継続駆動した後、以下
の処理により、特性の回復を試みた。

【０１５７】アノードへの電圧印加をせず、素子に印加
する電圧パルスの波高値を、９Ｖとし、５分間パルスの
印加を行った。この処理の後、再度電子放出特性の測定
を行ったところ、放出電流Ｉｅ＝３．７μＡ、素子電流
Ｉｆ＝１．９ｍＡ、電子放出効率η＝０．１９％とな
り、電子放出特性の回復が見られた。

【０１５８】この様な現象を示すのは、通常の駆動状態
では、電流密度が大きく条件が過酷で、表面の低仕事関
数材料部分の、内部からの拡散による回復が間に合わな
い場所についても、通常よりも低い印加電圧の印加によ
り、低仕事関数材料部分の回復が起こるためではないか
と推定している。

【０１５９】［実施例２］上述の実施例１の工程−ｄの
導電性薄膜形成工程を、Ｐｔ−５ａｔ．％Ｔｉ合金のタ
ーゲットを用いて形成したこと及び実施例１の工程−ｆ
の活性化工程における導入ガスをＴｉＣｌ₄ であること
を除き、実施例１と同様に構成した。

【０１６０】［比較例２］実施例２の工程−ｄの導電性
薄膜形成工程を、Ｐｔターゲットを用いてＰｔ微粒子膜
の形成に変更したことを除き、実施例２と同様に行っ
た。

【０１６１】実施例１及び比較例１と同様の条件で、両
方の素子の電子放出特性及びその経時変化を測定した。
表３にその結果を示す。

【０１６２】

【表３】

【０１６３】［実施例３］実施例１の工程−ｄの導電性
薄膜形成工程を、Ｎｉ−７％Ｔｉ−４％Ｉｒの合金ター
ゲットを用いた合金微粒子膜形成工程としたこと、及び
工程−ｆの活性化工程における導入ガスをＴｉＣｌ₄ お
よびＩｒＣｌ₄ の混合ガスとした点を除き、実施例１と
同様の条件で素子を作成した。

【０１６４】［比較例３］実施例３の工程−ｄの導電性
薄膜形成工程をＮｉターゲットを用いた、Ｎｉ微粒子膜
形成工程としたことを除き、実施例３と同様の条件で素
子を作成した。

【０１６５】実施例３及び比較例３の素子の電子放出特
性を実施例１と同様の条件で測定した。両方の素子の電
子放出特性及びその経時変化を測定した、結果を表４に
示す。

【０１６６】

【表４】

【０１６７】なお、ＩｒはＮｉと比べ仕事関数は低くな
いが、融点が高く、イオン半径も小さいため、Ｔｉとと
もに、電子放出部などに向かって拡散、析出して、安定
性の向上に寄与しているものと考えられる。

【０１６８】［実施例４］実施例１の工程−ａから工程
−ｃと同様の手順で、石英基板上に素子電極を形成し、
さらに導電性薄膜の形状に対応する開口を有するＣｒマ
スクを形成した。続いて、 工程−ｄ 有機Ｚｒの化合物溶液（ジルコニウム２，４ペンタジオ
ネールのエタノール溶液）を塗布、大気中で、４００℃
１５分間の熱処理を行った。続いて、有機Ｐｄ化合物溶
液（ｃｃｐ４２３０：奥野製薬（株）製）を塗布、大気
中３００℃で１２分間の熱処理を行った。

【０１６９】工程−ｅ ウェットエッチングにより、Ｃｒマスクを除去し、リフ
トオフにより導電性薄膜を形成する。続いて、Ｈ₂ 気流
中１５０℃で熱処理し、導電性薄膜の還元処理を行う。
この時点で、該導電性薄膜は、Ｐｄ微粒子とＺｒ微粒子
の混合微粒子膜となっている。

【０１７０】以下、実施例１の工程−ｅ、工程−ｆと同
様にして、フォーミング処理及び活性化処理を施した。

【０１７１】この素子の電子放出特性とその経時変化を
測定したところ、実施例１とほぼ同様の結果が得られ
た。

【０１７２】［実施例５〜９、比較例５，６］本実施例
の素子の概略は、図２に示したものと同様である。石英
基板１上に素子電極２，３を形成する。電極間隔Ｌは３
μｍとし、電極の長さＷを５００μｍ、その厚さｄを１
００ｎｍとした。

【０１７３】この上にＥＢ蒸着装置によりＡｕ―Ｃｓ電
子放出部形成用薄膜を成膜する。このとき、メタルマス
クを用いて、図２のように電極２，３にまたがって電子
放出部形成用薄膜が形成されるようにした。電子放出部
形成用薄膜の厚さは１０ｎｍとなるように調整した。電
子放出部形成用薄膜の組成の調整は、蒸着源の仕込量に
よって行い、組成の決定はオージェ電子分光法によって
行った。

【０１７４】このようにして作成した素子を、真空槽内
に設置した測定装置にセットした。蒸着装置から測定装
置への移動の間、素子の雰囲気は真空あるいは不活性ガ
スであり、酸素、水蒸気、二酸化炭素などに触れないよ
うに注意を払った。

【０１７５】真空槽内の圧力は、１．３×１０^-4Ｐａ程
度である。測定に先立ち電子放出部５の形成を行う。

【０１７６】電極２，３間に電圧を印加し電子放出部形
成用薄膜に通電処理を行い、電子放出部５を形成する。

【０１７７】Ａｕ−Ｃｓ合金のＣｓ含有量を変えて素子
を作成し、ηの値を測定した。Ｃｓ含有量が８原子％以
上になると、電子放出効率の経時劣化が大きく見られる
ようになったので、Ｃｓ含有量が７原子％以下の試料に
ついて、電子放出効率改善の効果を検討した。結果を表
５に示す。

【０１７８】

【表５】

【０１７９】上記比較例及び実施例の素子について、電
子放出部を観察したところ、いずれも１０ｎｍ程度の粒
径の微粒子よりなっていることがわかった。この微粒子
について、高分解能透過電子顕微鏡により観察したとこ
ろ、比較例ではＡｕ単結晶と思われるコントラスト像が
見られたが、実施例の素子の場合は、内部にコントラス
トの異なる部分が見られた。

【０１８０】組成から考えて、面心立方格子を形成した
Ａｕ相中に、六方晶の構造を有するＡｕ₅ Ｃｓ相が析出
していることを示すものである。したがって、安定性の
高いＡｕ中にＡｕ₅ Ｃｓが包含されることにより、この
相が安定に保たれ、熱的拡散などにより、Ｃｓが徐々に
微粒子表面に移動して微粒子の仕事関数を低下させ電子
放出効率の改善効果をもたらしているものと考えられ
る。

【０１８１】Ｃｓ合有量が多くなると、Ａｕ₅ Ｃｓ相が
直接微粒子表面に現われるようになり、測定装置中に微
量残存するＨ₂ ０，ＣＯ₂ 等と反応するために、電子放
出効率の経時劣化が生ずるものと考えられる。

【０１８２】［実施例１０〜１４、比較例７］電子放出
部材料として、Ａｕ−Ｂａ合金を用いて、上記と同様に
素子を作成し、電子放出効率ηを求めた。Ｂａ含有量が
９原子％を超えると、電子放出効率の経時劣化が見られ
たので、Ｂａ含有量が８原子％以下の試料について、電
子放出効率の改善効果の検討を行った。結果を表６に示
す。

【０１８３】

【表６】

【０１８４】上記実施例の素子について、先と同様に透
過電子顕微鏡による観察を行ったところ、電子放出部の
微粒子が、Ａｕ中に、Ａｕ₅ Ｂａ相が包含された構造と
なっていることがわかった。

【０１８５】［実施例１５〜２０、比較例８］電子放出
部材料として、Ａｕ−Ｓｒ合金を用いて、上記と同様に
素子を作成し、電子放出効率ηを求めた。Ｓｒ含有量が
９原子％を超えると、電子放出効率が経時劣化を示した
ため、Ｓｒ含有量が８原子％以下の素子について、電子
放出効率の改善効果を検討した。結果を表７に示す。

【０１８６】

【表７】

【０１８７】［実施例２１〜２６、比較例９，１０］電
子放出部形成用薄膜の材料として、Ｐｔ−Ｓｒ合金を用
いた。素子の構成は上記実施例と概ね同じである。Ｐｔ
−Ｓｒ膜はガス中蒸発法によって、微粒子膜として形成
した。成膜に用いた装置の概略を図１６に示す。本装置
は、微粒子生成室８１と微粒子堆積室８２、及び前記両
室をつなぐノズル８３からなっている。素子は、８４の
位置にセットされる。排気装置８５により装置内を一旦
６．７×１０^-5Ｐａに減圧した後、ガス導入口８６より
Ａｒガスを微粒子生成室８１へ導入した。このとき微粒
子生成室８１の圧力が、６．７ＰａとなるようＡｒガス
導入量を調節した。この時の微粒子堆積室８２の圧力は
１．３×１０^-2Ｐａであった。ノズル８３の径はφ５ｍ
ｍ、ノズル−試料間距離は１５０ｍｍにセットした。電
子放出部の材料は、アルミナ製の坩堝８７の中に収めら
れている。この坩堝８７の周りには、タングステン製の
ヒーター８８が配置されている。これにより抵抗加熱さ
れ蒸発した電子放出部形成用薄膜材料は微粒子となり、
ノズルから吹き出されて素子に堆積する。このときシャ
ッター８９を開閉することにより微粒子の膜厚を調整す
る。Ｓｒの含有量が９原子％を超えると、電子放出効率
が経時劣化を示すので、Ｓｒ含有量が８原子％以下の素
子について電子放出効率改善の効果を検討した。電子放
出部の形成方法及び測定方法は前述の実施例と同様であ
る。結果を表８に示す。

【０１８８】

【表８】

【０１８９】電子放出部の微粒子は透過電子顕微鏡観察
により、Ｐｔ中にＰｔ₅ Ｓｒが包含された構造であるこ
とがわかった。

【０１９０】［実施例２７〜３２、比較例１１］電子放
出部形成用薄膜の材料としてＰｔ−Ｂａ合金を用い、上
記比較例９，１０、実施例２１〜２６と同様の方法で、
微粒子膜として形成した。上記と同様の理由により、Ｂ
ａ含有量が８原子％以下の素子について、電子放出効率
改善効果を検討した。結果を表９に示す。

【０１９１】

【表９】

【０１９２】電子放出部の微粒子は透過電子顕微鏡観察
により、Ｐｔ中にＰｔ₅ Ｂａ相が包含された構造である
ことがわかった。

【０１９３】［実施例３３〜３８、比較例１２，１３］
上記実施例，比較例と同様に、石英基板１上に、素子電
極２，３を形成した後、電極間に酸化パラジウム微粒子
よりなる導電性薄膜４を形成した。形成方法は次の通り
である。

【０１９４】有機パラジウム化合物（奥野製薬（株）
製、ｃｃｐ−４２３０）を有機溶剤で希釈し、スピンナ
ーで塗布した後、３００℃でｌ０分間の加熱処理をし
て、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子（平均粒径：７ｎ
ｍ）からなる微粒子膜４を形成した。なお、この微粒子
膜のシート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であった。

【０１９５】この後、上記微粒子膜上に、ジメトキシバ
リウム（Ｂａ（ＯＣＨ₃ ）₂ ）をエタノールに分散した
懸濁液をスピンナーコートした後、乾燥させる。このス
ピンナーコートと乾燥を数回繰り返す。

【０１９６】比較のため、ジメトキシバリウムをコート
しない試料も同時に作成した。

【０１９７】次に、上記素子を真空槽中の測定装置にセ
ットし、真空槽内を１．３×ｌ０^-4Ｐａ程度に排気し
て、電極２と電極３の間に電圧を印加し、導電性薄膜４
を通電処理（フォーミング処理）することにより電子放
出部５を作成した。フォーミング処理の電圧波形を図４
（ａ）に示す。

【０１９８】図４中、Ｔｌ及びＴ２は電圧波形のパルス
幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ｍｓｅ
ｃ．、Ｔ２を１０ｍｓｅｃ．とし、三角波の波高値（フ
ォーミング時のピーク電圧）は５Ｖとし、フォーミング
処理は約１．３×１０^-4Ｐａの真空雰囲気下で６０秒間
行った。このように作成された電子放出部５は、パラジ
ウムを主成分とする微粒子が分散配置された状態とな
り、その微粒子の平均粒径は３ｎｍであった。

【０１９９】この後、試料を電気炉に移動し、Ａｒ−２
％Ｈ₂ 気流中で３００℃に加熱した。この処理により酸
化パラジウムは金属に還元される。この膜について、前
述と同様に組成分析を行った。なお、Ｂａ含有量の調整
は、ジメトキシバリウム懸濁液のスピンナーコートの回
数により調整した。電子放出特性の測定結果は表１０に
示す。

【０２００】

【表１０】

【０２０１】電子放出部の微粒子は透過電子顕微鏡観察
により、Ｐｄ中にＰｄ₅ Ｂａ相が包含された構造である
ことがわかった。

【０２０２】［実施例３９］上記実施例の表面伝導型電
子放出素子を、基板上に複数配設した電子源及びこれを
用いた画像形成装置の例を以下に示す。なお、本実施例
においては、上記実施例１に対応する表面伝導型電子放
出素子を配設したものであるが、本発明の電子源及び画
像形成装置は、これに限定されるものではなく、上記に
示した実施例に対応するものはもとより、本発明の表面
伝導型電子放出素子であればどの様な素子であっても本
実施例と同様の電子源及び画像形成装置として用いるこ
とが可能である。

【０２０３】本実施例では、図２に示した本発明の表面
伝導型電子放出素子の多数個を単純マトリクス配置（カ
ラー３色を含めて２０行６０列）した図８に示したよう
な電子源を用いて、図９に示したような画像形成装置を
作製した例を説明する。

【０２０４】電子源の一部の平面図を図１７に示す。ま
た、図中のＡ―Ａ′断面図を図１８に示す。但し、図１
７、図１８、図１９において同じ符号は同じ部材を示
す。

【０２０５】ここで、２１は基板、２２はＸ方向配線
（下配線とも呼ぶ）、２３はＹ方向配線（上配線とも呼
ぶ）、４は導電性薄膜、２，３は素子電極、９１は層間
絶縁層、９２は、素子電極２と下配線２２との電気的接
続のためのコンタクトホールである。

【０２０６】まず、本実施例の電子源の製造方法を、図
１９及び図２０を用いて工程順に従って具体的に説明す
る。尚、以下の工程ａ〜ｈは、図１９の（ａ）〜（ｄ）
及び図２０の（ｅ）〜（ｈ）に対応する。

【０２０７】工程ａ：清浄化した青板ガラス上に厚さ
０．５μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基
板２１上に、真空蒸着により、厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ
６００ｎｍのＡｕを順次積層した後、ホトレジスト（Ａ
Ｚ１３７０；ヘキスト社製）をスピンナーにより回転塗
布、ベークした後、ホトマスク像を露光、現像して、下
配線２２のレジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積
膜をウエットエッチングして、所望の形状の下配線２２
を形成した。

【０２０８】工程ｂ：次に、厚さ１．０μｍのシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層９１をＲＦスパッタ法により
堆積した。

【０２０９】工程ｃ：工程ｂで堆積したシリコン酸化膜
にコンタクトホール９２を形成するためのホトレジスト
パターンを作り、これをマスクとして層間絶縁層９１を
エッチングしてコンタクトホール９２を形成した。エッ
チングはＣＦ₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｃｈｉｎｇ）法によった。

【０２１０】工程ｄ：その後、素子電極２，３及び素子
電極間ギャップＬとなるべきパターンをホトレジスト
（ＲＤ−２０００Ｎ−４１：日立化成社製）により形成
し、真空蒸着法により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ１００
ｎｍのＮｉを順次堆積した。その後、ホトレジストを有
機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフした。
なお、素子電極間隔Ｌは３．０μｍとし、素子電極の長
さＷを３００μｍで形成した。

【０２１１】工程ｅ：素子電極２，３の上に上配線２３
のホトレジストパターンを形成した後、厚さ５ｎｍのＴ
ｉ、厚さ５００ｎｍのＡｕを順次真空蒸着により堆積
し、リフトオフにより不要の部分を除去して、所望の形
状の上配線２３を形成した。

【０２１２】工程ｆ：膜厚ｌ０ｎｍのＣｒ膜９３を真空
蒸着により堆積・パターニングし、実施例１の工程−ｄ
と同様の条件により、Ｐｄ−５ａｔ．％Ｚｒ合金微粒子
膜を堆積した。

【０２１３】工程ｇ：Ｃｒ膜９３を酸エッチャントによ
リエッチングして、リフトオフにより所望のパターン形
状を有する導電性薄膜４を形成した。この導電性薄膜４
の膜厚は３０ｎｍとした。

【０２１４】工程ｈ：全面にレジストを塗布し、マスク
を用いて露光の後現像し、コンタクトホール９２部分の
みレジストを除去した。この後、真空蒸着により、厚さ
５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍのＡｕを順次堆積し、リ
フトオフにより不要の部分を除去することによリコンタ
クトホール９２を埋め込んだ。

【０２１５】以上の工程により、基板１上に下配線２
２、層間絶縁層９１、上配線２３、素子電極２，３、導
電性薄膜４等を形成し、未フォーミングの電子源を得
た。

【０２１６】以上のようにして作製した未フォーミング
の電子源を用いて面像形成装置を作製した。作製手順
を、図９及び図１０を参照して以下に説明する。

【０２１７】まず、上記未フォーミングの電子源の基板
２１をリアプレート３１上に固定した後、基板２１の５
ｍｍ上方に、フェースプレート３６（ガラス基板３３の
内面に画像形成部材であるところの蛍光膜３４とメタル
バック３５が形成されて構成される。）を支持枠３２を
介し配置し、フェースプレート３６、支持枠３２、リア
プレート３１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気
中で４００℃で１０分焼成することで封着した。またリ
アプレート３１への基板２１の固定もフリットガラスで
行った。

【０２１８】画像形成部材であるところの蛍光膜３４
は、カラーを実現するために、ストライプ形状（図１０
（ａ）参照）の蛍光体とし、先にブラックストライプを
形成し、その間隙部にスラリー法により各色蛍光体３９
を塗布して蛍光膜３４を作製した。ブラックストライプ
の材料として通常良く用いられている黒鉛を主成分とす
る材料を用いた。

【０２１９】また、蛍光膜３４の内面側にはメタルバッ
ク３５を設けた。メタルバック３５は、蛍光膜３４の作
製後、蛍光膜３４の内面側表面の平滑化処理（通常、フ
ィルミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａ１を真空蒸
着することで作製した。フェースプレート３６にはさら
に導電性を高めるため、蛍光膜３４の外面側に透明電極
を設ける場合もあるが、本実施例ではメタルバック３５
のみで十分な導電性が得られたので省略した。

【０２２０】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体３９と表面伝導型竜子放出素子２４とを対応させ
なくてはいけないため、十分な位置合わせを行った。

【０２２１】以上のようにして完成した外囲器３７内を
十分に排気した後、容器外端子Ｄｏｘｌ〜Ｄｏｘｍ及び
Ｄｏｙｌ〜Ｄｏｙｎを通じ素子電極２，３間にパルス電
圧を印加し、導電性薄膜をフォーミング処理することに
より電子放出部５を形成した。

【０２２２】この後、実施例１と同様に、外囲器内にＺ
ｒＣｌ₄ 導入して活性化処理を行った。

【０２２３】続いて、安定化工程を行った。外囲器３７
を１２０℃に加熱しながら排気、内部の圧力を４．２×
１０^-4Ｐａとした後、排気管（不図示）をガスバーナー
で熱することで溶着し、外囲器３７の封止を行った。最
後に、封止後の真空度を維持するために、高周波加熱法
でゲッター処理を行った。以上のように完成した本発明
の画像表示装置において、各電子放出素子には、容器外
端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、
走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段より各々
電子放出素子２４に印加することにより電子放出させる
とともに、高圧端子Ｈｖを通じてメタルバック３５に数
ＫＶの高圧を印加して、電子ビームを加速し、蛍光膜３
４に衝突させ、励起・発光させることで画像表示を行っ
た。

【０２２４】［実施例４０］図２１は、実施例３９の本
発明による画像形成装置を、例えばテレビジョン放送を
初めとする種々の画像情報源より提供される画像情報を
表示できるように構成した表示装置の一例を示すための
図である。

【０２２５】図中２０１は画像表示装置、１００１は画
像表示装置の駆動回路、１００２はディスプレイコント
ローラ、１００３はマルチプレクサ、１００４はデコー
ダ、１００５は入出力インターフェース回路、１００６
はＣＰＵ、１００７は画像生成回路、１００８及び１０
０９及び１０１０は画像メモリーインターフェース回
路、１０１１は画像入力インターフェース回路、１０１
２及び１０１３はＴＶ信号受信回路、１０１４は入力部
である。

【０２２６】尚、本画像形成装置は、例えばテレビジョ
ン信号のように、映像情報と音声情報の両方を含む信号
を受信する場合には当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信、分離、再生、処理、記憶等に関する回路や
スピーカー等については説明を省略する。

【０２２７】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０２２８】まず、ＴＶ信号受信回路１０１３は、例え
ば電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝送
されるＴＶ信号を受信するための回路である。

【０２２９】受信するＴＶ信号の方式は特に限られるも
のではなく、例えばＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣ
ＡＭ方式等、いずれの方式でもよい。また、これらより
更に多数の走査線よりなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方
式を初めとする所謂高品位ＴＶは、大面積化や大画素数
化に適した前記画像表示装置の利点を生かすのに好適な
信号源である。

【０２３０】ＴＶ信号受信回路１０１３で受信されたＴ
Ｖ信号は、デコーダ１００４に出力される。

【０２３１】ＴＶ信号受信回路１０１２は、例えば同軸
ケーブルや光ファイバー等のような有線伝送系を用いて
伝送されるＴＶ信号を受信するための回路である。前記
ＴＶ信号受信回路１０１３と同様に、受信するＴＶ信号
の方式は特に限られるものではなく、また本回路で受信
されたＴＶ信号もデコーダ１００４に出力される。

【０２３２】画像入力インターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナーなどの
画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１００４に出
力される。

【０２３３】画像メモリーインターフェース回路１０１
０は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略す）に
記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り
込まれた画像信号はデコーダ１００４に出力される。

【０２３４】画像メモリーインターフェース回路１００
９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取り
込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１
００４に出力される。

【０２３５】画像メモリーインターフェース回路１００
８は、静止画ディスクのように、静止画像データを記憶
している装置から画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた静止画像データはデコーダ１００４に入力さ
れる。

【０２３６】入出力インターフェース回路１００５は、
本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュー
タネットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを
接続するための回路である。画像データや文字・図形情
報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本画
像形成装置の備えるＣＰＵ１００６と外部との間で制御
信号や数値データの入出力などを行うことも可能であ
る。

【０２３７】画像生成回路１００７は、前記入出力イン
ターフェース回路１００５を介して外部から入力される
画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ１００
６より出力される画像データや文字・図形情報に基づ
き、表示用画像データを生成するための回路である。本
回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を
蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コードに
対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用メ
モリーや、画像処理を行うためのプロセッサー等を初め
として、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０２３８】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１００４に出力されるが、場合によっては
前記入出力インターフェース回路１００５を介して外部
のコンピュータネットワークやプリンターに出力するこ
とも可能である。

【０２３９】ＣＰＵ１００６は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業
を行う。

【０２４０】例えば、マルチプレクサ１００３に制御信
号を出力し、画像表示装置に表示する画像信号を適宜選
択したり組み合わせたりする。その際には表示する画像
信号に応じて画像表示装置コントローラ１００２に対し
て制御信号を発生し、画面表示周波数や走査方法（例え
ばインターレースかノンインターレースか）や一画面の
走査線の数など表示装置の動作を適宜制御する。また、
前記画像生成回路１００７に対して画像データや文字・
図形情報を直接出力したり、あるいは前記入出力インタ
ーフェース回路１００５を介して外部のコンピュータや
メモリーをアクセスして画像データや文字・図形情報を
入力する。

【０２４１】尚、ＣＰＵ１００６は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナル
コンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を生
成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるいは
前述したように、入出力インターフェース回路１００５
を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例
えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行ってもよ
い。

【０２４２】入力部１０１４は、前記ＣＰＵ１００６に
使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置等の多様な入力機器を用いることが可能である。

【０２４３】デコーダ１００４は、前記１００７ないし
１０１３より入力される種々の画像信号を３原色信号、
又は輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回路
である。尚、図中に点線で示すように、デコーダ１００
４は内部に画像メモリーを備えるのが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式を初めとして、逆変換するに際
して画像メモリーを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。

【０２４４】画像メモリーを備える事により、静止画の
表示が容易になる。あるいは前記画像生成回路１００７
及びＣＰＵ１００６と協同して、画像の間引き、補間、
拡大、縮小、合成を初めとする画像処理や編集が容易に
なるという利点が得られる。マルチプレクサ１００３
は、前記ＣＰＵ１００６より入力される制御信号に基づ
き、表示画像を適宜選択するものである。即ち、マルチ
プレクサ１００３はデコーダ１００４から入力される逆
変換された画像信号の内から所望の画像信号を選択して
駆動回路１００１に出力する。その場合には、一画面表
示時間内で画像信号を切り換えて選択することにより、
所謂多画面テレビのように、一画面を複数の領域に分け
て領域によって異なる画像を表示することも可能であ
る。

【０２４５】画像表示装置コントローラ１００２は、前
記ＣＰＵ１００６より入力される制御信号に基づき、駆
動回路１００１の動作を制御するための回路である。

【０２４６】画像表示装置の基本的な動作に関わるもの
として、例えば画像表示装置の駆動用電源（図示せず）
の動作シーケンスを制御するための信号を駆動回路１０
０１に対して出力する。画像表示装置の駆動方法に関わ
るものとして、例えば画面表示周波数や走査方法（例え
ばインターレースかノンインターレースか）を制御する
ための信号を駆動回路１００１に対して出力する。ま
た、場合によっては、表示画像の輝度やコントラストや
色調やシャープネスといった画質の調整に関わる制御信
号を駆動回路１００１に対して出力する場合もある。

【０２４７】駆動回路１００１は、画像表示装置２０１
に印加する駆動信号を発生するための回路であり、前記
マルチプレクサ１００３から入力される画像信号と、前
記画像表示装置コントローラ１００２より入力される制
御信号に基づいて動作するものである。

【０２４８】以上、各部の機能を説明したが、図２１に
例示した構成により、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報を画像表示装置２０
１に表示することが可能である。即ち、テレビジョン放
送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ１００４に
おて逆変換された後、マルチプレクサ１００３において
適宜選択され、駆動回路１００１に入力される。一方、
デイスプレイコントローラ１００２は、表示する画像信
号に応じて駆動回路１００１の動作を制御するための制
御信号を発生する。駆動回路１００１は、上記画像信号
と制御信号に基づいて画像表示装置２０１に駆動信号を
印加する。これにより、画像表示装置２０１において画
像が表示される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ１００
６により統括的に制御される。

【０２４９】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１００４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１００
７及び情報の中から選択したものを表示するだけでな
く、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回
転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の
縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行う
ことも可能である。また、本実施例の説明では特に触れ
なかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情
報に関しても処理や編集を行なうための専用回路を設け
てもよい。

【０２５０】従って、本画像形成装置は、テレビジョン
放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び
動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機器、
ワードプロセッサを初めとする事務用端末機器、ゲーム
機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用
あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０２５１】図２１に示した表示装置は、本発明の技術
的思想に基づいて種々の変形が可能である。例えば図２
１の構成要素の内、使用目的上必要のない機能に関わる
回路は省いても差し支えない。また、これとは逆に、使
用目的によっては更に構成要素を追加してもよい。例え
ば、本表示装置をテレビ電話機として応用する場合に
は、テレビカメラ、音声マイク、照明機、モデムを含む
送受信回路等を構成要素に追加するのが好適である。

【０２５２】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型電子放出素子を電子ビーム源とする画像表示装置の薄
型化が容易なため、表示装置の奥行きを小さくすること
ができる。それに加えて、大面積化が容易で輝度が高く
視野角特性にも優れるため、本表示装置は臨場感にあふ
れ迫力に富んだ画像を視認性良く表示することが可能で
ある。

【０２５３】また、均一で安定な電子放出特性を有する
本発明の電子ビーム源を用いたことにより、ばらつきの
ない色再現性に優れた高品位なカラーフラットテレビ
が、実現された。

【０２５４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明により、好ま
しい電子放出特性を安定に示す電子放出素子、電子源、
安定で優れた画像表示ができる画像表示装置を実現する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の一形態に係る素子の電
子放出部付近の構造を説明するための模式図である。

【図２】本発明の及ぶ従来の表面伝導型電子放出素子の
全体構成を説明するための模式図である。

【図３】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造工程説
明するための模式図である。

【図４】本発明の製造工程で、通電フォーミング処理の
際素子電極間に印加するパルス電圧の波形を説明するた
めの図である。

【図５】本発明の電子放出素子の別の形態に係る素子の
電子放出部付近の構造を説明するための模式図である。

【図６】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造及び電
子放出特性の測定に用いる真空処理装置の構成を示す模
式図である。

【図７】本発明の表面伝導型電子放出素子の電子放出特
性を説明するための図である。

【図８】本発明の電子源の、マトリクス配線を説明する
ための模式図である。

【図９】マトリクス配線を有する電子源を用いた本発明
の画像形成装置の構成を示す模式図である。

【図１０】本発明の画像形成装置に用いる蛍光膜のパタ
ーンの例を示す模式図である。

【図１１】本発明の画像形成装置を用い、ＮＴＳＣ方式
の画像信号による画像を表示するための回路ブロックの
一例を示す図である。

【図１２】本発明の画像形成装置の製造に用いる、真空
処理装置の構成を示す模式図である。

【図１３】本発明の電子源及び画像形成装置の製造にお
いて、フォーミング処理及び活性化処理の際に使用する
回路の構成を示す模式図である。

【図１４】本発明の電子源の、はしご型配線を説明する
ための模式図である。

【図１５】はしご型配線を有する電子源を用いた本発明
の画像形成装置の構成を示す模式図である。

【図１６】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造に用
いた、微粒子膜堆積用の装置の構成を示す模式図であ
る。

【図１７】マトリクス配線を有する電子源の、構成を模
式的に示す部分平面図である。

【図１８】図１７中のＡ−Ａに沿った断面の構成を模式
的に示す図である。

【図１９】マトリクス配線を有する電子源の製造工程を
説明するための模式図である。

【図２０】マトリクス配線を有する電子源の製造工程を
説明するための模式図である。

【図２１】本発明の画像形成装置を用い、様々なタイプ
の画像入力信号を処理して画像を表示するシステムの、
構成の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 基体 ２，３ 素子電極 ４ 導電性薄膜 ５ 電子放出部 １１ 真空容器 １２ 排気ポンプ １３ 電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電
源 １４ 導電性薄膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するた
めの電流計 １５ アノード電極 １６ アノード電極に電圧を印加するための高圧電源 １７ 電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅを測定
するための電流計 ２１ 電子源基板 ２２ Ｘ方向配線 ２３ Ｙ方向配線 ２４ 表面伝導型電子放出素子 ２５ 結線 ２６ 共通配線 ３１ リアプレート ３２ 支持枠 ３３ ガラス基板 ３４ 蛍光膜 ３５ メタルバック ３６ フェースプレート ３７ 外囲器 ３８ 黒色導電材 ３９ 蛍光体 ５１ 共通電極 ５２ 電源 ５３ 行選択手段 ６１ 画像表示装置 ６２ 走査回路 ６３ 制御回路 ６４ シフトレジスタ ６５ ラインメモリ ６６ 同期信号分離回路 ６７ 変調信号発生器 Ｖｘ，Ｖａ 直流電圧源 ７１ グリッド電極 ７２ 電子が通過するための開口 ８１ 微粒子生成室 ８２ 微粒子堆積室 ８３ ノズル ８４ 素子基板 ８５ 排気装置 ８６ ガス導入口 ８７ 坩堝 ８８ ヒーター ８９ シャッター ９１ 層間絶縁層 ９２ コンタクトホール ９３ Ｃｒ膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚本 健夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 吉田 茂樹 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 日下 貴生 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に、対向する一対の素子電極と、
   該一対の素子電極の両方に電気的に接触した導電性薄膜
   と、該導電性薄膜の一部に形成された電子放出部を有す
   る電子放出素子において、 上記導電性薄膜が、微粒子により形成され、主要構成元
   素である第１の金属元素と、導電性薄膜表面に析出し
   て、低仕事関数材料部分を形成する１種ないし２種以上
   の第２の金属元素とを含み、上記一対の素子電極間に電
   圧を印加することにより、上記第２の金属元素が、導電
   性薄膜内部から、導電性薄膜表面の少なくとも一部に移
   動することを特徴とする電子放出素子。
2. 【請求項２】 請求項ｌに記載の電子放出素子におい
   て、上記導電性薄膜が、上記第１の金属元素と、第２の
   金属元素を含む合金よりなる微粒子により構成されるこ
   とを特徴とする電子放出素子。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の電子放出素子におい
   て、上記導電性薄膜が、実質的に上記第１の金属元素よ
   りなる微粒子と、実質的に上記第２の金属元素よりなる
   微粒子を含むことを特徴とする電子放出素子。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の電子放
   出素子において、上記第１の金属元素の最も安定なイオ
   ンのイオン半径が、上記第２の金属元素の最も安定なイ
   オンのイオン半径のいずれよりも大きいことを特徴とす
   る電子放出素子。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の電子放出素子におい
   て、上記導電性薄膜が、上記第ｌの金属元素と上記第２
   の金属元素により構成される金属間化合物の相を、上記
   第１の金属元素よりなる相により包含してなる構造の微
   粒子により、構成されていることを特徴とする電子放出
   素子。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の電子放出素子におい
   て、上記第１の金属元素が貴金属元素であり、上記第２
   の金属元素がアルカリ金属元素ないしアルカリ土類金属
   元素であることを特徴とする電子放出素子。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の電子放出素子におい
   て、上記導電性薄膜が、実質的に貴金属元素と、アルカ
   リ金属元素ないしアルカリ土類金属元素により構成さ
   れ、その平均組成が、アルカリ金属元素ないしアルカリ
   土類金属元素の含有量が、３原子％以上、８原子％以下
   であることを特徴とする電子放出素子。
8. 【請求項８】 基体上に、請求項１〜７のいずれかに記
   載の電子放出素子の複数を一方向に配列した素子行を、
   一列ないし複数列有し、該電子放出素子を駆動するため
   の配線を有してなることを特徴とする電子源。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の電子源において、上記
   配線が、はしご型配線であることを特徴とする電子源。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の電子源において、上
    記配線が、マトリクス状に配線されていることを特徴と
    する電子源。
11. 【請求項１１】 真空容器内に、請求項８〜１０のいず
    れかに記載の電子源と、該電子源から放出された電子ビ
    ームにより所望の画素を照射して発光させることにより
    画像を形成する画像形成部材とを内包してなることを特
    徴とする画像形成装置。
12. 【請求項１２】 真空容器内に、請求項８〜１０のいず
    れかに記載の電子源と、該電子源から放出された電子ビ
    ームにより所望の画素を照射して発光させることにより
    画像を形成する画像形成部材と、入力信号に基づいて該
    画像形成部材に照射される電子ビームを変調する電子ビ
    ーム変調手段とを内包してなることを特徴とする画像形
    成装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１または１２に記載の画像形
    成装置において、上記画像形成部材が、蛍光体を含む蛍
    光膜であることを特徴とする画像形成装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれかに記載の電
    子放出素子若しくは電子源若しくは画像形成装置の特性
    を回復させる方法であって、上記電子放出素子に、該電
    子放出素子の素子電流に対する閾値電圧よりも高く、通
    常の電子放出駆動時の印加電圧よりも低い電圧を印加す
    ることを特徴とする特性回復方法。